JP6978912B2 - Combustor and gas turbine - Google Patents

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Description

本発明は、燃焼器及びガスタービンに関する。 The present invention relates to a combustor and a gas turbine.

ガスタービンを構成する燃焼器は、圧縮機によって生成された圧縮空気が導入される車室内部に設けられている。燃焼器は、筒状をなす燃焼筒の内部で高温かつ高圧の燃焼ガスを発生させる。燃焼器は、燃焼ガスが供給されるタービンの周方向に複数個が互いに隣接するように配置されている。 The combustor constituting the gas turbine is provided in the vehicle interior where the compressed air generated by the compressor is introduced. The combustor generates high-temperature and high-pressure combustion gas inside a cylindrical combustion cylinder. A plurality of combustors are arranged so as to be adjacent to each other in the circumferential direction of the turbine to which the combustion gas is supplied.

例えば特許文献１には、燃焼器に音響ダンパを取り付けることによって、燃焼器の運転時に発生する燃焼振動を抑制する技術が開示されている。 For example, Patent Document 1 discloses a technique of suppressing combustion vibration generated during operation of a combustor by attaching an acoustic damper to the combustor.

特許第５６９３２９３号公報Japanese Patent No. 5693293

ここで、燃焼筒では、燃焼ガスの流れの上流側の端部を開とし、タービンにつながる出口となる下流側の端部を閉とした気柱共鳴が発生する場合がある。このような気柱共鳴が発生すると、複数の燃焼器がそれぞれの出口を介して互いに連成する音響モードの燃焼振動が発生する。 Here, in the combustion cylinder, air column resonance may occur in which the upstream end of the flow of combustion gas is open and the downstream end of the outlet leading to the turbine is closed. When such air column resonance occurs, combustion vibration in an acoustic mode in which a plurality of combustors are coupled to each other through their respective outlets is generated.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであって、気柱共鳴に基づく燃焼振動を効果的に抑制することができる燃焼器及びガスタービンを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a combustor and a gas turbine capable of effectively suppressing combustion vibration based on air column resonance.

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用している。
即ち、本発明の第一態様に係るガスタービンは、圧縮空気を生成する圧縮機と、前記圧縮空気を燃焼させて燃焼ガスを発生させる燃焼器と、前記燃焼ガスによって駆動されるタービンと、を備え、前記燃焼器は、前記燃焼ガスが流通する筒状の燃焼筒と、前記燃焼筒の外周面に、一端が前記燃焼筒の内側に連通するように接続された導入管、該導入管の他端に連通状態で接続されて内部に音響空間が形成された音響空間形成部、及び、前記導入管の一端と前記燃焼筒との間に設けられて、内面が前記燃焼筒の内周面に連なるとともに前記導入管に向かうに従って凸曲面状に縮径する接続部とを有する音響デバイスと、を備え、前記接続部の前記導入管の中心軸線を含む面の断面視にて、前記接続部の前記燃焼ガスの流通方向下流側の内面における凸曲面の曲率中心が、上流側の内面における凸曲面の曲率中心よりも、前記燃焼筒の径方向外側に設けられている。 The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
That is, the gas turbine according to the first aspect of the present invention includes a compressor that generates compressed air, a combustor that burns the compressed air to generate combustion gas, and a turbine driven by the combustion gas. The combustor includes a tubular combustion cylinder through which the combustion gas flows, an introduction pipe connected to the outer peripheral surface of the combustion cylinder so that one end communicates with the inside of the combustion cylinder, and the introduction pipe. An acoustic space forming portion connected to the other end in a communicating state to form an acoustic space inside, and an inner surface provided between one end of the introduction pipe and the combustion cylinder, the inner surface of which is the inner peripheral surface of the combustion cylinder. The connection portion is provided with an acoustic device having a connection portion connected to the introduction pipe and having a diameter reduced in a convex curved shape toward the introduction pipe, and the connection portion in a cross-sectional view of a surface including the central axis of the introduction pipe of the connection portion. The center of curvature of the convex curved surface on the inner surface on the downstream side in the flow direction of the combustion gas is provided on the radial outer side of the combustion cylinder with respect to the center of curvature of the convex curved surface on the inner surface on the upstream side.

ここで、燃焼器の燃焼筒内の気柱共鳴は以下の原理で発生する。燃焼筒内を下流側に向かう進行波は、燃焼筒の下流側の端部で反射する。これによって、燃焼筒内部には、進行波の逆方向、即ち、上流側に向かって進む反射波が発生する。このように燃焼筒の下流側の端部での反射が起こるのは、燃焼器とタービンとの音響インピーダンスが異なるためである。両者のインピーダンスの差が大きい程、反射波のエネルギーも大きくなる。そして、このような反射波と進行波とが干渉することによって上記気柱共鳴が発生する。
本発明では燃焼筒には音響デバイスが連通状態で設けられている。このような音響デバイスが設けられていることにより、燃焼器全体としての音響インピーダンスを調整することができる。これによって、タービンの音響インピーダンスと燃焼器全体としての音響インピーダンスとの差を小さくし、上記気柱共鳴の要因となる反射波の発生を抑えることができる。 Here, the air column resonance in the combustion cylinder of the combustor is generated by the following principle. The traveling wave toward the downstream side in the combustion cylinder is reflected at the downstream end of the combustion cylinder. As a result, a reflected wave traveling in the opposite direction of the traveling wave, that is, toward the upstream side is generated inside the combustion cylinder. The reason why the reflection occurs at the downstream end of the combustion cylinder is that the acoustic impedances of the combustor and the turbine are different. The larger the difference between the impedances of the two, the larger the energy of the reflected wave. Then, the air column resonance is generated by the interference between the reflected wave and the traveling wave.
In the present invention, the combustion cylinder is provided with an acoustic device in a communicating state. By providing such an acoustic device, the acoustic impedance of the combustor as a whole can be adjusted. As a result, the difference between the acoustic impedance of the turbine and the acoustic impedance of the combustor as a whole can be reduced, and the generation of reflected waves that cause the air column resonance can be suppressed.

ここで、仮に燃焼筒と音響デバイスとの接続箇所で燃焼ガスの剥離が生じ、流れが大きく乱された場合、即ち、渦流が発生した場合には、当該接続箇所での音響インピーダンスが大きく上昇する。これにより、燃焼器全体の音響インピーダンスとタービンの音響インピーダンスとの差が大きくなる結果、燃焼筒の下流側の端部での反射波のエネルギーが大きくなり、気柱共鳴が大きく発生してしまう。
これに対して本発明では、音響インピーダンスにおける燃焼筒との接続箇所は、内面側に凸曲面状をなす接続部とされている。これによって、燃焼筒内の燃焼ガスが音響デバイスとの接続箇所で剥離することを抑制できる。このため、燃焼器全体の音響インピーダンスが意図した値から大きく外れることを回避できる。その結果、燃焼筒内で発生する反射波の増大を抑制することができる。
また、前記接続部の特に前記燃焼ガスの流通方向下流側が受ける熱量や動圧をより効果的に制御することができ当該部分の過熱を抑制することができる。 Here, if the combustion gas is separated at the connection point between the combustion cylinder and the acoustic device and the flow is greatly disturbed, that is, if a vortex flow is generated, the acoustic impedance at the connection point is greatly increased. .. As a result, the difference between the acoustic impedance of the entire combustor and the acoustic impedance of the turbine becomes large, and as a result, the energy of the reflected wave at the downstream end of the combustion cylinder becomes large, and air column resonance is greatly generated.
On the other hand, in the present invention, the connection point with the combustion cylinder in the acoustic impedance is a connection portion having a convex curved surface shape on the inner surface side. As a result, it is possible to prevent the combustion gas in the combustion cylinder from peeling off at the connection point with the acoustic device. Therefore, it is possible to prevent the acoustic impedance of the entire combustor from deviating significantly from the intended value. As a result, it is possible to suppress an increase in the reflected wave generated in the combustion cylinder.
In addition, the amount of heat and dynamic pressure received by the connection portion, particularly on the downstream side in the flow direction of the combustion gas, can be controlled more effectively, and overheating of the portion can be suppressed.

また、上記の燃焼器は、前記接続部内面における凸曲面の曲率が、前記燃焼ガスの流通方向下流側と上流側で互いに異なっていてもよい。 Further, in the above combustor, the curvature of the convex curved surface on the inner surface of the connection portion may be different from each other on the downstream side and the upstream side in the flow direction of the combustion gas.

この構成によれば、前記接続部の特に前記燃焼ガスの流通方向下流側が受ける熱量や動圧を制御することができ当該部分の過熱を抑制することができる。 According to this configuration, it is possible to control the amount of heat and dynamic pressure received by the connection portion particularly on the downstream side in the flow direction of the combustion gas, and it is possible to suppress overheating of the portion.

また、上記の燃焼器は、前記接続部内面における凸曲面の一部に前記燃焼筒の中心軸線に向かって隆起している隆起部を有していてもよい。
また、本発明の一態様に係る燃焼器は、燃焼ガスが流通する筒状の燃焼筒と、前記燃焼筒の外周面に、一端が前記燃焼筒の内側に連通するように接続された導入管、該導入管の他端に連通状態で接続されて内部に音響空間が形成された音響空間形成部、及び、前記導入管の一端と前記燃焼筒との間に設けられて、内面が前記燃焼筒の内周面に連なるとともに前記導入管に向かうに従って凸曲面状に縮径する接続部を有する音響デバイスと、を備え、前記接続部の前記導入管の中心軸線を含む面の断面視にて、前記接続部の前記燃焼ガスの流通方向下流側の内面における凸曲面の曲率中心が、上流側の内面における凸曲面の曲率中心よりも、前記燃焼筒の径方向外側に設けられており、前記接続部内面における凸曲面の一部に前記燃焼筒の中心軸線に向かって隆起している隆起部を有するものであってもよい。 Further, the combustor may have a raised portion that is raised toward the central axis of the combustion cylinder on a part of the convex curved surface on the inner surface of the connecting portion.
Further, the combustor according to one aspect of the present invention is a tubular combustion cylinder through which combustion gas flows and an introduction pipe connected to the outer peripheral surface of the combustion cylinder so that one end communicates with the inside of the combustion cylinder. An acoustic space forming portion connected to the other end of the introduction pipe in a communicative state to form an acoustic space inside, and provided between one end of the introduction pipe and the combustion cylinder, the inner surface thereof is the combustion. An acoustic device having a connecting portion that is continuous with the inner peripheral surface of the cylinder and has a diameter reduced in a convex curved shape toward the introduction pipe, and in a cross-sectional view of the surface of the connection portion including the central axis of the introduction pipe. The center of curvature of the convex curved surface on the inner surface of the connection portion on the downstream side in the flow direction of the combustion gas is provided on the radial side of the combustion cylinder with respect to the center of curvature of the convex curved surface on the inner surface on the upstream side. A part of the convex curved surface on the inner surface of the connection portion may have a raised portion that is raised toward the central axis of the combustion cylinder.

この構成によれば、前記接続部の特に前記燃焼ガスの流通方向下流側への衝突を回避する流れを創出することにより、当該部分の過熱を抑制することができる。 According to this configuration, overheating of the portion can be suppressed by creating a flow that avoids a collision of the connection portion, particularly the combustion gas downstream in the distribution direction.

また、上記の燃焼器は、前記接続部内面における凸曲面の曲率半径ｒ１と、導入管の内径の半径ｒ０が、３ｒ０≧ｒ１≧０．２ｒ０で表される関係にあってもよい。 Also, the combustor has a radius of curvature r 1 of the convex curved surface in the connecting portion inner surface, the radius r 0 of the inner diameter of the inlet tube, in the relationship represented by 3r 0 ≧ r 1 ≧ 0.2r 0 May be good.

この構成によれば、剥離に起因する接続部付近での渦流の発生をより効果的に抑制することができる。 According to this configuration, it is possible to more effectively suppress the generation of a vortex flow in the vicinity of the connection portion due to peeling.

また、上記の燃焼器は、前記接続部が前記導入管の中心軸方向に見て円形又は燃焼筒内面に沿う任意の方向に延びる長軸を有する楕円形であり、該円形の半径又は該楕円形の長軸半径であるｒ２と、導入管の内径の半径ｒ０が、４ｒ０≧ｒ２≧ｒ０で表される関係にあってもよい。 Further, the combustor is an ellipse in which the connection portion is circular when viewed in the central axis direction of the introduction pipe or has a long axis extending in an arbitrary direction along the inner surface of the combustion cylinder, and has a radius of the circle or the ellipse. The radius r 2 which is the semimajor axis of the shape and the radius r 0 of the inner diameter of the introduction pipe may be represented by 4r 0 ≧ r 2 ≧ r 0.

この構成によれば、剥離に起因する接続部付近での渦流の発生がより効果的に抑制される。 According to this configuration, the generation of vortex flow in the vicinity of the connection portion due to peeling is suppressed more effectively.

また、上記の燃焼器は、前記接続部の前記導入管の中心軸方向視における投影面積Ａ１と、前記導入管の内面積Ａ０とが、１２Ａ０≧Ａ１≧Ａ０で表される関係にあってもよい。 Also, the combustor has a projected area A 1 in the central axis direction as viewed in the inlet pipe of the connecting portion, and the inner area A 0 of the inlet tube, represented by 12A 0 ≧ A 1 ≧ A 0 You may have a relationship.

この構成によれば、剥離に起因する接続部付近での渦流の発生がより効果的に抑制される。 According to this configuration, the generation of vortex flow in the vicinity of the connection portion due to peeling is suppressed more effectively.

本発明によれば、気柱共鳴に基づく燃焼振動を効果的に抑制することができる。 According to the present invention, combustion vibration based on air column resonance can be effectively suppressed.

本発明の第一実施形態に係る燃焼器を有するガスタービンの縦断面図である。It is a vertical sectional view of the gas turbine which has a combustor which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態に係る燃焼器の部分断面図である。It is a partial cross-sectional view of the combustor which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態に係る燃焼器における要部の、導入管の中心軸線を含む縦断面図である。It is a vertical sectional view including the central axis of the introduction pipe of the main part in the combustor which concerns on 1st Embodiment of this invention. 本発明の第一実施形態に係る燃焼器における要部の、導入管の中心軸線方向視図である。It is a central axis direction view of the introduction pipe of the main part in the combustor which concerns on the 1st Embodiment of this invention. 本発明の第二実施形態に係る燃焼器における要部の、導入管の中心軸線を含む縦断面図である。It is a vertical sectional view including the central axis of the introduction pipe of the main part in the combustor which concerns on the 2nd Embodiment of this invention. 本発明の第三実施形態に係る燃焼器における要部の、導入管の中心軸線を含む縦断面図である。It is a vertical sectional view including the central axis of the introduction pipe of the main part in the combustor which concerns on the 3rd Embodiment of this invention.

[第一実施形態]
以下、本発明の第一実施形態に係る燃焼器１１ついて図面を参照して詳細に説明する。
まず、本発明の第一実施形態に係るガスタービン１の構成について説明する。図１は、本実施形態に係る燃焼器１１を有するガスタービン１の縦断面図として示す全体構成図である。 [First Embodiment]
Hereinafter, the combustor 11 according to the first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
First, the configuration of the gas turbine 1 according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 is an overall configuration diagram shown as a vertical sectional view of a gas turbine 1 having a combustor 11 according to the present embodiment.

ガスタービン１は、流体が流れる方向である流れ方向Ｆに沿って、上流側の位置に設けられた圧縮機４と、この圧縮機４の下流側に設けられた複数個の燃焼器１１と、この燃焼器１１の下流側に設けられ、圧縮機と連動可能に連結されたタービン５と、を備えるものである。燃焼器１１は、ロータ６の周方向に沿って複数個が互いに隣接するようにそれぞれ配置されている。 The gas turbine 1 includes a compressor 4 provided at a position on the upstream side along a flow direction F, which is a direction in which the fluid flows, and a plurality of combustors 11 provided on the downstream side of the compressor 4. It is provided with a turbine 5 provided on the downstream side of the combustor 11 and connected to the compressor in an interlockable manner. A plurality of combustors 11 are arranged so as to be adjacent to each other along the circumferential direction of the rotor 6.

圧縮機４は、空気取込口７から外部の空気を取り込み、この空気を圧縮することにより、圧縮空気を生成するものである。圧縮機４は、ガスタービン回転軸線Ｏ１に沿って延びる圧縮機ロータ１４と、圧縮機ロータを外周側から覆う圧縮機ケーシング２４とを有している。圧縮機ロータ１４は、ガスタービン回転軸線Ｏ１を中心軸とする略円柱状を成しており、圧縮機ロータ１４の外周面と圧縮機ケーシング２４の内周面との間には圧縮機動翼３４が該外周面に取り付けられている。圧縮機動翼３４は、圧縮機ロータ１４の外周面に周方向に沿って複数枚取り付けられてなる動翼列として構成されている。さらに、圧縮機ロータ１４には、回転軸線Ｏ１方向に沿って流体の流れ方向に間隔をあけて複数の動翼列が配置されている。圧縮機ケーシング２４の内周側には圧縮機静翼４４が取り付けられている。圧縮機静翼４４は、圧縮機ケーシング２４の内周面に周方向に沿って複数枚の圧縮機静翼４４を取り付けられてなる静翼列として構成されている。さらに、圧縮機ケーシング２４の内周面には圧縮機ロータ１４の軸方向に沿って流体の流れ方向に間隔をあけて複数の静翼列が配置されている。静翼列はガスタービン回転軸線Ｏ１方向に動翼列と互い違いになるように配置されている。
図１では６列の動翼列と６列の静翼列を設けた例を示しているが、動翼列および静翼列の数はこれに限定されるものではない。 The compressor 4 takes in external air from the air intake port 7 and compresses the air to generate compressed air. The compressor 4 has a compressor rotor 14 extending along the gas turbine rotation axis O1 and a compressor casing 24 that covers the compressor rotor from the outer peripheral side. The compressor rotor 14 has a substantially columnar shape centered on the gas turbine rotation axis O1, and the compressor moving blade 34 is located between the outer peripheral surface of the compressor rotor 14 and the inner peripheral surface of the compressor casing 24. Is attached to the outer peripheral surface. The compressor blades 34 are configured as a blade row formed by attaching a plurality of compressor blades 34 to the outer peripheral surface of the compressor rotor 14 along the circumferential direction. Further, in the compressor rotor 14, a plurality of blade rows are arranged at intervals in the fluid flow direction along the rotation axis O1 direction. A compressor stationary blade 44 is attached to the inner peripheral side of the compressor casing 24. The compressor stationary blade 44 is configured as a stationary blade row in which a plurality of compressor static blades 44 are attached to the inner peripheral surface of the compressor casing 24 along the circumferential direction. Further, on the inner peripheral surface of the compressor casing 24, a plurality of stationary blade rows are arranged at intervals in the fluid flow direction along the axial direction of the compressor rotor 14. The blade trains are arranged so as to alternate with the blade blade trains in the direction of the gas turbine rotation axis O1.
FIG. 1 shows an example in which 6 rows of moving blade rows and 6 rows of stationary blade rows are provided, but the number of moving blade rows and 6 rows of stationary blade rows is not limited to this.

燃焼器１１は、圧縮機４が生成した圧縮空気に燃料を噴射して燃焼させることにより高温及び高圧の燃焼ガス流Ｂを発生させるものである。
また、タービン５は、燃焼器１１から供給される燃焼ガス流Ｂを受けてロータ６の回転エネルギーに変換して駆動力を取り出すものである。タービン５は、ガスタービン回転軸線Ｏ１に沿って延びるタービンロータ１５と、タービンロータを外周側から覆うタービンケーシング２５とを有している。タービン５の構成は、圧縮機４の構成と類似している。即ち、タービンロータ１５は、ガスタービン回転軸線Ｏ１を中心軸とする略円柱状を成しており、タービンロータ１５の外周面とタービンケーシング２５の内周面との間にはタービン動翼３５が該外周面に取り付けられている。タービン動翼３５は、タービンロータ１５の外周面に周方向に沿って複数枚取り付けられてなる動翼列として構成されている。さらに、タービンロータ１５には、回転軸線Ｏ１方向に沿って流体の流れ方向に間隔をあけて複数の動翼列が配置されている。タービンケーシング２５の内周側にはタービン静翼４４が取り付けられている。タービン静翼４５は、タービンケーシング２５の内周面に周方向に沿って複数枚のタービン静翼４５を取り付けられてなる静翼列として構成されている。さらに、タービンケーシング２５の内周面にはタービンロータ１５の軸方向に沿って流体の流れ方向に間隔をあけて複数の静翼列が配置されている。静翼列はガスタービン回転軸線Ｏ１方向に動翼列と互い違いになるように配置されている。図１では４列の動翼列と４列の静翼列を設けた例を示しているが、動翼列および静翼列の数はこれに限定されるものではない。 The combustor 11 generates a high-temperature and high-pressure combustion gas flow B by injecting fuel into the compressed air generated by the compressor 4 and burning the fuel.
Further, the turbine 5 receives the combustion gas flow B supplied from the combustor 11 and converts it into the rotational energy of the rotor 6 to extract the driving force. The turbine 5 has a turbine rotor 15 extending along the gas turbine rotation axis O1 and a turbine casing 25 that covers the turbine rotor from the outer peripheral side. The configuration of the turbine 5 is similar to the configuration of the compressor 4. That is, the turbine rotor 15 has a substantially columnar shape centered on the gas turbine rotation axis O1, and a turbine moving blade 35 is provided between the outer peripheral surface of the turbine rotor 15 and the inner peripheral surface of the turbine casing 25. It is attached to the outer peripheral surface. The turbine blades 35 are configured as a blade row formed by attaching a plurality of turbine blades 35 to the outer peripheral surface of the turbine rotor 15 along the circumferential direction. Further, in the turbine rotor 15, a plurality of blade rows are arranged at intervals in the fluid flow direction along the rotation axis O1 direction. A turbine stationary blade 44 is attached to the inner peripheral side of the turbine casing 25. The turbine stationary blade 45 is configured as a stationary blade row in which a plurality of turbine stationary blades 45 are attached to the inner peripheral surface of the turbine casing 25 along the circumferential direction. Further, a plurality of stationary blade rows are arranged on the inner peripheral surface of the turbine casing 25 at intervals in the fluid flow direction along the axial direction of the turbine rotor 15. The blade trains are arranged so as to alternate with the blade blade trains in the direction of the gas turbine rotation axis O1. FIG. 1 shows an example in which four rows of rotor blades and four rows of stationary blades are provided, but the number of rotor blade rows and the number of stationary blade rows is not limited to this.

ここで、上述の構成からなるタービン５の作用について説明する。燃焼器で生み出された高温かつ高圧の燃焼ガス流Ｂは、タービン５にて膨張を伴って増速しつつ流れ方向Ｆに向かって流れ、タービン静翼４５（静翼列）及びタービン動翼３５（動翼列）を順次通過する。タービン静翼４５はガス流を整流し、整流された燃焼ガス流Ｂを受けてタービン動翼３５は燃焼ガス流Ｂの持つ流れ方向Ｆ向きの運動エネルギーを、タービンロータ１５のガスタービン回転軸線Ｏ１回りの回転運動に変換する。本実施形態では、タービンロータ１５は圧縮機ロータ１４と回転軸線Ｏ１を共有して連動可能に連結されている。このため、回転するタービンロータ１５の回転力は即時に同軸上の圧縮機ロータ１４に伝達され、圧縮機ロータ１４が回転することとなる。圧縮機ロータ１４は、圧縮機動翼３４を回転軸線Ｏ１回りに回転させることで、圧縮機４内部にて、外部から取り込んだ空気を圧縮機動翼３４（動翼列）及び圧縮機静翼４４（静翼列）を順次通過させつつ圧縮しながら流れ方向Ｆへと送る。このようにして生成された高圧の圧縮空気は、燃焼器１１で燃料と混合することで高温高圧の燃焼ガス流Ｂとなり、タービン５へと流れる。また、上述のようにして生成された回転力が、ロータ６に連結された発電機２０に伝達され、電力を生成することができるものとなっている。なお、図１ではロータ６と同軸に発電機２０を設けた例を示しているが、発電機２０はロータ６と必ずしも同軸に設ける必要はなく、ギヤ機構などによりロータ６の回転力を発電機２０に伝達できれば良い。 Here, the operation of the turbine 5 having the above-mentioned configuration will be described. The high-temperature and high-pressure combustion gas flow B generated by the combustor flows in the flow direction F while accelerating with expansion in the turbine 5, and the turbine blades 45 (stationary blades) and turbine blades 35. It passes through (rotor blades) in sequence. The turbine stationary blade 45 rectifies the gas flow, receives the rectified combustion gas flow B, and the turbine moving blade 35 transfers the kinetic energy of the combustion gas flow B in the flow direction F to the gas turbine rotation axis O1 of the turbine rotor 15. Convert to rotational motion around. In the present embodiment, the turbine rotor 15 shares the rotation axis O1 with the compressor rotor 14 and is interlocked with each other. Therefore, the rotational force of the rotating turbine rotor 15 is immediately transmitted to the compressor rotor 14 on the same axis, and the compressor rotor 14 rotates. The compressor rotor 14 rotates the compressor moving blade 34 around the rotation axis O1 to collect air taken in from the outside inside the compressor 4 into the compressor moving blade 34 (moving blade row) and the compressor stationary blade 44 (compressor static blade 44). It is sent in the flow direction F while being compressed while passing through the stationary blade row) in sequence. The high-pressure compressed air generated in this way is mixed with the fuel in the combustor 11 to become a high-temperature and high-pressure combustion gas flow B, which flows to the turbine 5. Further, the rotational force generated as described above is transmitted to the generator 20 connected to the rotor 6 to generate electric power. Although FIG. 1 shows an example in which the generator 20 is provided coaxially with the rotor 6, the generator 20 does not necessarily have to be provided coaxially with the rotor 6, and the rotational force of the rotor 6 is generated by a gear mechanism or the like. It suffices if it can be transmitted to 20.

次に、本発明の第一実施形態に係る燃焼器１１の構成について説明する。図２は、第１実施形態の燃焼器１１の１つを拡大した部分拡大断面図である。燃焼器１１は、ガスタービン１の車室８の内部に設けられた筒状の燃焼筒２１と、この燃焼筒２１の中途に設けられた音響デバイス３１が設けられている。
燃焼筒２１はその断面形状が、下流側に向かうに従って円筒形状から四角形状に徐々に変化する筒状をなしている。燃焼筒２１の下流側の端部（燃焼ガスの出口）は、タービン５に接続されている。燃焼筒２１内には、パイロットノズル及びメインノズルによって噴出される燃料が圧縮空気によって燃焼されることで生成される燃焼ガスの燃焼領域が形成される。
音響デバイス３１は、音響室３２と導入管４１と接続部５１を有している。一例として、本実施形態では、導入管４１は円筒形であり、その端部にはその内径よりも大きい内径とされた円筒形の音響室３２が設けられている。導入管４１と音響室３２とは、導入管中心軸線Ｏ３上に中心軸を共有している。円筒形の音響室３２のうち導入管４１が存在する側の端部では、円筒形を形成する部材と同一材質の部材が、導入管４１の音響室３２側の開口端を塞ぐことなく覆っている。つまり、導入管４１が音響室３２の端部に連通している。とくに、本実施形態では、一例として導入管４１は音響室３２の内部にまでその端部が伸びて構成されている。一方、導入管４１と接続されない側の端部は、円筒形を形成する部材と同一材質の部材により塞がれており、換言すれば、音響室３２は、導入管４１が連通している片方の端部を除いて密閉構造となっている。この密閉された音響室３２内部の空間が音響空間Ｒである。
導入管４１は、一端が接続部５１を介して燃焼筒２１の内側に連通して接続されている。接続部５１も、導入管４１の管径拡張部分であり、導入管４１と中心軸を共有するおおよそ筒状を成している。接続部５１と導入管４１とが接続されている部分は、滑らかに連なるように形成されている。この導入管４１から接続部５１にかけての管径拡張は中心軸方向で無段階となっている点で、導入管４１と音響室３２とが接続されている部分とは異なっている。接続部５１の燃焼筒２１への接続箇所は燃焼筒２１の燃焼領域を含む部分、又は、燃焼領域よりも下流側の部分とされていることが好ましい。
上記の構成により、音響空間Ｒは導入管４１内部の空間を介して燃焼筒２１内部の空間へと接続されることとなる。また、上記構成の音響デバイスは、音響室３２、導入管４１及び接続部５１がいずれも横断面が円形であって、中心軸を共有する円筒形である。このため、周方向においてデバイス全体が均等に振動することが可能であり、さらに、応力集中が発生する箇所が少ないために強度的に有利でもある。接続部５１と燃焼筒２１とが接続されている部分についての構成は、後述する。 Next, the configuration of the combustor 11 according to the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 2 is an enlarged partially enlarged cross-sectional view of one of the combustors 11 of the first embodiment. The combustor 11 is provided with a tubular combustion cylinder 21 provided inside the vehicle interior 8 of the gas turbine 1 and an acoustic device 31 provided in the middle of the combustion cylinder 21.
The combustion cylinder 21 has a cylindrical shape whose cross-sectional shape gradually changes from a cylindrical shape to a quadrangular shape toward the downstream side. The downstream end (combustion gas outlet) of the combustion cylinder 21 is connected to the turbine 5. In the combustion cylinder 21, a combustion region of combustion gas generated by burning the fuel ejected by the pilot nozzle and the main nozzle by the compressed air is formed.
The acoustic device 31 has an acoustic chamber 32, an introduction pipe 41, and a connection portion 51. As an example, in the present embodiment, the introduction pipe 41 has a cylindrical shape, and a cylindrical acoustic chamber 32 having an inner diameter larger than the inner diameter thereof is provided at the end thereof. The introduction pipe 41 and the acoustic chamber 32 share a central axis on the introduction pipe central axis O3. At the end of the cylindrical acoustic chamber 32 on the side where the introduction pipe 41 exists, a member made of the same material as the member forming the cylinder covers the opening end of the introduction pipe 41 on the acoustic chamber 32 side without blocking it. There is. That is, the introduction pipe 41 communicates with the end of the acoustic chamber 32. In particular, in the present embodiment, as an example, the introduction pipe 41 is configured such that its end extends to the inside of the acoustic chamber 32. On the other hand, the end portion on the side not connected to the introduction pipe 41 is closed by a member made of the same material as the member forming the cylindrical shape, in other words, the acoustic chamber 32 is one side with which the introduction pipe 41 communicates. It has a closed structure except for the end of. The space inside the sealed acoustic chamber 32 is the acoustic space R.
One end of the introduction pipe 41 communicates with the inside of the combustion cylinder 21 via the connecting portion 51 and is connected to the introduction pipe 41. The connecting portion 51 is also a pipe diameter expansion portion of the introduction pipe 41, and has a substantially cylindrical shape that shares the central axis with the introduction pipe 41. The portion where the connecting portion 51 and the introduction pipe 41 are connected is formed so as to be smoothly connected. The expansion of the pipe diameter from the introduction pipe 41 to the connection portion 51 is stepless in the central axis direction, which is different from the portion where the introduction pipe 41 and the acoustic chamber 32 are connected. It is preferable that the connection portion of the connecting portion 51 to the combustion cylinder 21 is a portion including the combustion region of the combustion cylinder 21 or a portion on the downstream side of the combustion region.
With the above configuration, the acoustic space R is connected to the space inside the combustion cylinder 21 via the space inside the introduction pipe 41. Further, in the acoustic device having the above configuration, the acoustic chamber 32, the introduction pipe 41, and the connecting portion 51 all have a circular cross section and have a cylindrical shape sharing a central axis. Therefore, the entire device can vibrate evenly in the circumferential direction, and further, there are few places where stress concentration occurs, which is advantageous in terms of strength. The configuration of the portion where the connection portion 51 and the combustion cylinder 21 are connected will be described later.

以下、本発明の第一実施形態に係る燃焼器１１の要部について詳述する。図３は、接続部５１周辺部の、導入管４１の中心軸線である導入管中心軸線Ｏ３を含む縦断面図である。本実施形態では、接続部５１の内面である接続部内面５１Ａは、燃焼筒２１の内周面である燃焼筒内面２１Ａ及び導入管４１の内周面である導入管内周面４１Ａに連なるとともに導入管４１に向かうに従って凸曲面状に縮径している。
接続部５１は、燃焼筒２１及び導入管４１とは別体の部材である。接続部５１は、例えば、導入管４１と同一素材の金属から成り、燃焼筒２１及び導入管４１とは溶接により接合されている。ここで、接続部５１の燃焼筒２１と接続する側の終端部の周縁部には燃焼筒２１とのオーバーラップ部５１Ｂを有している。オーバーラップ部５１Ｂは、接続部５１の燃焼筒２１に接続される側の終端部の周縁部であって内周面側のみを、周縁から所定距離だけを全周に渡って切り欠いて形成されている。接続部５１は、このオーバーラップ部５１Ｂが燃焼筒２１の外面に接するようにして設けられることとなる。ここで、本実施形態でのオーバーラップ部５１Ｂは、上記切欠きの深さ（つまり、燃焼筒２１に組み付けられたときは燃焼筒２１の径方向長さ）は、燃焼筒２１を構成する壁の厚さに等しい。この構成により、接続部５１の内周面と燃焼筒２１の内面とを滑らかに連なるように接続しつつ、接続箇所の強度を確保することができる。また、この構成により燃焼筒２１の外部から容易に接続部５１（又は音響デバイス３１全体）を組み付けることができるとともに、組立時の位置決め作業が容易となるため、工作性が向上する。さらに、本実施形態では、一例として、燃焼筒２１には切欠きを構成せず、相対的に肉厚とした接続部５１の周縁部のみに切欠きを設けている。このことは、上記の利点に加え、すでに組み立てが完了した燃焼筒に対して、孔を開口させる以外の特段の作業工程を発生させずに、音響デバイスを取り付けることができるという点でも、工作上有利である。 Hereinafter, the main parts of the combustor 11 according to the first embodiment of the present invention will be described in detail. FIG. 3 is a vertical cross-sectional view of the peripheral portion of the connecting portion 51 including the central axis O3 of the introduction pipe, which is the central axis of the introduction pipe 41. In the present embodiment, the connection portion inner surface 51A, which is the inner surface of the connection portion 51, is connected to and introduced from the combustion cylinder inner surface 21A, which is the inner peripheral surface of the combustion cylinder 21, and the introduction pipe inner peripheral surface 41A, which is the inner peripheral surface of the introduction pipe 41. The diameter is reduced in a convex curved surface toward the tube 41.
The connection portion 51 is a member separate from the combustion cylinder 21 and the introduction pipe 41. The connecting portion 51 is made of, for example, a metal of the same material as the introduction pipe 41, and is joined to the combustion cylinder 21 and the introduction pipe 41 by welding. Here, an overlap portion 51B with the combustion cylinder 21 is provided on the peripheral edge portion of the end portion of the connection portion 51 on the side connected to the combustion cylinder 21. The overlap portion 51B is formed by cutting out only the inner peripheral surface side, which is the peripheral edge portion of the terminal portion of the connecting portion 51 connected to the combustion cylinder 21, over a predetermined distance from the peripheral edge. ing. The connecting portion 51 is provided so that the overlapping portion 51B is in contact with the outer surface of the combustion cylinder 21. Here, in the overlap portion 51B in the present embodiment, the depth of the notch (that is, the radial length of the combustion cylinder 21 when assembled to the combustion cylinder 21) is the wall constituting the combustion cylinder 21. Is equal to the thickness of. With this configuration, it is possible to secure the strength of the connection portion while connecting the inner peripheral surface of the connecting portion 51 and the inner surface of the combustion cylinder 21 so as to be smoothly connected to each other. Further, with this configuration, the connection portion 51 (or the entire acoustic device 31) can be easily assembled from the outside of the combustion cylinder 21, and the positioning work at the time of assembly becomes easy, so that the workability is improved. Further, in the present embodiment, as an example, the combustion cylinder 21 is not formed with a notch, and the notch is provided only at the peripheral portion of the relatively thick connecting portion 51. In addition to the above advantages, this also means that the acoustic device can be attached to the already assembled combustion cylinder without incurring any special work process other than opening a hole. It is advantageous.

上記の構成により、接続部５１はその内面が燃焼筒２１の内面に連なっており、換言すれば、接続部内面５１Ａと燃焼筒内面２１Ａは滑らかな一体の曲面になっている。また、このとき曲面は接続部５１の導入管４１の軸中心を含む面の断面視にて、接続部５１の内面に向かって凸である曲面状になっている。続いて、凸曲面の形状について詳述する。 With the above configuration, the inner surface of the connecting portion 51 is continuous with the inner surface of the combustion cylinder 21, in other words, the inner surface 51A of the connecting portion and the inner surface 21A of the combustion cylinder are smooth integrated curved surfaces. Further, at this time, the curved surface is a curved surface that is convex toward the inner surface of the connecting portion 51 in a cross-sectional view of the surface including the axial center of the introduction pipe 41 of the connecting portion 51. Subsequently, the shape of the convex curved surface will be described in detail.

本発明の第一実施形態に係る燃焼器１１における接続部内面５１Ａの凸曲面曲率半径ｒ１は、一例として、導入管４１の内径の半径ｒ０と比較し、３ｒ０≧ｒ１≧０．２ｒ０で表される関係となる範囲内に設定されてもよい。また、接続部５１の大きさは、例えば図４に示す一例として、燃焼筒２１の内部からの導入管４１の軸方向視にて接続部５１のうちオーバーラップ部５１Ｂを除いた部分の輪郭としての円の半径である接続部５１半径ｒ２と、導入管４１の内径の半径ｒ０が、４ｒ０≧ｒ２≧ｒ０で表される関係となる範囲内に設定されてもよい。本実施形態では、接続部５１の断面は円形であるとしたが、接続部５１は燃焼筒２１に接続される側に向かうに従い徐々に円形から楕円形に変形する筒状であってもよい。この場合、接続部５１半径ｒ２は、燃焼筒２１の内部からの導入管４１の軸方向視にて接続部５１のうちオーバーラップ部５１Ｂを除いた部分の輪郭としての惰円の長軸半径であってもよい。このとき、該楕円形の長軸は、燃焼筒内面に沿ったいずれの方向に延びていてもよい。さらに、接続部５１の大きさは、一例として、前記導入管４１の軸方向視における面積である接続部５１投影面積Ａ１と、導入管４１の内面積Ａ０とが、１２Ａ０≧Ａ１≧Ａ０で表される関係となる範囲内に設定されてもよい。ここで内面積Ａ０とは、導入管４１の内周面を輪郭とする軸方向視で囲まれた領域の面積を意味する。 Convex surface of curvature radius r 1 of the connecting portion inside surface 51A in the combustor 11 according to the first embodiment of the present invention, as an example, compared to the radius r 0 of the inner diameter of the inlet pipe 41, 3r 0 ≧ r 1 ≧ 0. It may be set within the range represented by 2r 0. Further, the size of the connecting portion 51 is, for example, as an example shown in FIG. 4, as the contour of the portion of the connecting portion 51 excluding the overlapping portion 51B in the axial view of the introduction pipe 41 from the inside of the combustion cylinder 21. The radius r 2 of the connecting portion 51, which is the radius of the circle, and the radius r 0 of the inner diameter of the introduction pipe 41 may be set within the range represented by 4r 0 ≧ r 2 ≧ r 0. In the present embodiment, the cross section of the connecting portion 51 is circular, but the connecting portion 51 may have a cylindrical shape that gradually changes from a circular shape to an elliptical shape toward the side connected to the combustion cylinder 21. In this case, the connection portion 51 radius r 2 is the semi-major axis radius of the free circle as the contour of the portion of the connection portion 51 excluding the overlap portion 51B when viewed from the inside of the combustion cylinder 21 in the axial direction of the introduction pipe 41. May be. At this time, the elliptical long axis may extend in any direction along the inner surface of the combustion cylinder. Furthermore, the size of the connecting portion 51, as an example, the connecting portion 51 projected area A 1 is the area in the axial direction as viewed in the inlet pipe 41, an inner area A 0 of the introduction pipe 41, 12A 0 ≧ A 1 It may be set within the range of the relationship represented by ≧ A 0. Here, the inner area A 0 means the area of the region surrounded by the axial view with the inner peripheral surface of the introduction pipe 41 as the contour.

上記構成の燃焼器１１では、接続部内面５１Ａと燃焼筒内面２１Ａは滑らかな一体の曲面になっている。このため、燃焼ガス流Ｂは、接続部５１における上流側の凸曲面である接続部上流側凸曲面５１Ａａに沿って比較的緩やかに曲がりながら流れることができる。これにより、導入管４１の燃焼筒２１側端部である導入管燃焼筒側端部４１Ｂ付近における燃焼ガス流が整流となるため、乱流による音エネルギーの消散が抑制され、接続部５１付近における音響インピーダンスの上昇を抑えることができる。 In the combustor 11 having the above configuration, the inner surface 51A of the connection portion and the inner surface 21A of the combustion cylinder have a smooth integrated curved surface. Therefore, the combustion gas flow B can flow while bending relatively gently along the connecting portion upstream side convex curved surface 51Aa, which is the connecting portion upstream side convex curved surface in the connecting portion 51. As a result, the combustion gas flow in the vicinity of the introduction pipe combustion cylinder side end 41B, which is the combustion cylinder 21 side end of the introduction pipe 41, becomes rectified, so that the dissipation of sound energy due to the turbulent flow is suppressed, and the sound energy is suppressed in the vicinity of the connection portion 51. It is possible to suppress an increase in acoustic impedance.

ここで、仮に接続部５１付近での音響インピーダンスが大きく上昇した場合、燃焼器１１全体としての音響インピーダンスが増大する。その結果、燃焼器１１全体とタービン５との音響インピーダンスの差が大きくなる。このため。燃焼筒２１内を下流側に向かう進行波に基づいて該燃焼筒２１の下流側の端部で発生する反射波のエネルギーが大きくなる。その結果、反射波と進行波との干渉作用が増大し、上記気柱共鳴が大きく発生してしまう。 Here, if the acoustic impedance in the vicinity of the connection portion 51 greatly increases, the acoustic impedance of the combustor 11 as a whole increases. As a result, the difference in acoustic impedance between the entire combustor 11 and the turbine 5 becomes large. For this reason. The energy of the reflected wave generated at the downstream end of the combustion cylinder 21 is increased based on the traveling wave toward the downstream side in the combustion cylinder 21. As a result, the interference action between the reflected wave and the traveling wave increases, and the above-mentioned air column resonance is greatly generated.

これに対して本実施形態では、上記の通り、音響デバイス３１と燃焼筒２１との接続部５１付近での燃焼ガスの剥離を抑制することができる。このため、燃焼器１１全体の音響インピーダンスが意図した値から大きく外れてしまうことを抑制できる。そのため、燃焼筒２１の下流側の端部を、無反射境界に近づけることができる。その結果、燃焼筒２１内で発生する反射波の増大を回避し、気柱共鳴の増大を抑えることができる。したがって、複数の燃焼器１１が連成することで発生する燃焼振動を抑制することができる。 On the other hand, in the present embodiment, as described above, it is possible to suppress the separation of the combustion gas in the vicinity of the connection portion 51 between the acoustic device 31 and the combustion cylinder 21. Therefore, it is possible to prevent the acoustic impedance of the entire combustor 11 from deviating significantly from the intended value. Therefore, the downstream end of the combustion cylinder 21 can be brought closer to the non-reflective boundary. As a result, it is possible to avoid an increase in the reflected wave generated in the combustion cylinder 21 and suppress an increase in air column resonance. Therefore, it is possible to suppress the combustion vibration generated by the coupling of the plurality of combustors 11.

なお、音響デバイス３１は、ヘルムホルツ共鳴型の音響ダンパとしても機能する。本実施形態では、音響デバイス３１と燃焼筒２１との接続部５１付近での音響インピーダンスの増大を抑えることができるため、燃焼筒２１内の音響エネルギーを効果的に音響デバイス３１内に導入することができる。これによって、音響ダンパとしての消音機能を効果的に発揮することができる。 The acoustic device 31 also functions as a Helmholtz resonance type acoustic damper. In the present embodiment, since it is possible to suppress an increase in acoustic impedance in the vicinity of the connection portion 51 between the acoustic device 31 and the combustion cylinder 21, the acoustic energy in the combustion cylinder 21 is effectively introduced into the acoustic device 31. Can be done. As a result, the muffling function as an acoustic damper can be effectively exerted.

また、接続部５１の凸曲面の曲率半径ｒ１は、導入管４１の内径の半径ｒ０と比較し、３ｒ０≧ｒ１≧０．２ｒ０で表される関係を満たしている。このことにより、燃焼ガス流速や圧力を考慮して、適切な曲率の凸曲面にて燃焼ガス流を制御することができる。このため、導入管４１の燃焼筒２１側端部付近における燃焼ガス流Ｂを整流とするために必要な曲率でありながら、最小限の大きさの構造とすることができる。 Moreover, the radius of curvature r 1 of the convex curved surface of the connecting portion 51, as compared to the radius r 0 of the inner diameter of the inlet pipe 41, satisfy the relation represented by 3r 0 ≧ r 1 ≧ 0.2r 0 . This makes it possible to control the combustion gas flow with a convex curved surface having an appropriate curvature in consideration of the combustion gas flow velocity and pressure. Therefore, the structure can be made to have a minimum size while having a curvature required for rectifying the combustion gas flow B in the vicinity of the combustion cylinder 21 side end of the introduction pipe 41.

また、接続部５１の大きさは、一例として、接続部５１が導入管４１の軸方向視にて円形である場合はその円の半径であり、同方向視にて楕円形である場合は又は該楕円形の長軸半径であるｒ２と、導入管４１の内径の半径ｒ０が、４ｒ０≧ｒ２≧ｒ０で表される関係となる範囲内で規定されている。このことにより、接続部５１について、導入管４１の燃焼筒２１側端部付近における燃焼ガス流Ｂを整流とするために必要な大きさの構造とすることができる。 Further, the size of the connecting portion 51 is, for example, the radius of the circle when the connecting portion 51 is circular in the axial view of the introduction pipe 41, and is elliptical when the connecting portion 51 is viewed in the same direction. The elliptical major axis radius r 2 and the inner diameter radius r 0 of the introduction pipe 41 are defined within the range represented by 4r 0 ≧ r 2 ≧ r 0. As a result, the connection portion 51 can have a structure having a size required for rectifying the combustion gas flow B in the vicinity of the combustion cylinder 21 side end portion of the introduction pipe 41.

さらに、接続部５１の大きさは、一例として、導入管４１の軸方向視における接続部投影面積Ａ１と、導入管４１の内面積Ａ０とが、１２Ａ０≧Ａ１≧Ａ０で表される関係となる範囲内で規定されている。このことにより、接続部５１について、導入管４１の燃焼筒２１側端部付近における燃焼ガス流Ｂを整流とするために必要な大きさの構造とすることができる。 Further, as an example, the size of the connecting portion 51 is represented by 12A 0 ≧ A 1 ≧ A 0, where the connecting portion projected area A1 in the axial direction of the introduction pipe 41 and the inner area A 0 of the introduction pipe 41 are represented by 12A 0 ≧ A 1 ≧ A 0. It is stipulated within the range of the relationship. As a result, the connection portion 51 can have a structure having a size required for rectifying the combustion gas flow B in the vicinity of the combustion cylinder 21 side end portion of the introduction pipe 41.

[第二実施形態]
次に第二実施形態について図５を参照して説明する。第二実施形態では第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第二実施形態は、第一実施形態と比較し、接続部５２の構成が異なっている。
本実施形態では、接続部内面５２Ａにおける凸曲面の曲率が、前記燃焼ガスの流通方向下流側に向かうにしたがって、小さい値となっている。つまり、前記燃焼ガスの流通方向下流側に向かうにしたがって、緩慢な曲面となっている。一例として、曲率半径ｒｒのうち、燃焼ガス流Ｂの流通方向下流側の曲率半径である下流側凸曲面曲率半径ｒｒ２が、上流側の曲率半径である上流側凸曲面曲率半径ｒｒ１よりも大きい値となっている。 [Second embodiment]
Next, the second embodiment will be described with reference to FIG. In the second embodiment, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
The second embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the connecting portion 52.
In the present embodiment, the curvature of the convex curved surface on the inner surface 52A of the connection portion becomes smaller toward the downstream side in the flow direction of the combustion gas. That is, the curved surface becomes gentle toward the downstream side in the distribution direction of the combustion gas. As an example, among the radii of curvature rr, the value of the radius of curvature rr2 on the downstream side convex curved surface, which is the radius of curvature on the downstream side in the flow direction of the combustion gas flow B, is larger than the value rr1 on the upstream side convex curved surface, which is the radius of curvature on the upstream side. It has become.

また、本実施形態では、接続部内面５２Ａにおける凸曲面の曲率中心Ｏｒの位置が、燃焼ガス流Ｂの流通方向上流側と下流側で互いに異なっている。本実施形態では、曲率中心Ｏｒのうち、燃焼ガス流Ｂの流通方向下流側の曲率中心である下流側凸曲面曲率中心Ｏｒ２が、上流側の曲率中心である上流側凸曲面曲率中心Ｏｒ１よりも燃焼筒２２の径方向外方に位置するようになっている。 Further, in the present embodiment, the positions of the curvature center Or of the convex curved surface on the inner surface 52A of the connecting portion are different from each other on the upstream side and the downstream side of the combustion gas flow B in the distribution direction. In the present embodiment, of the curvature center Or, the downstream convex curved surface curvature center Or2, which is the curvature center on the downstream side in the flow direction of the combustion gas flow B, is larger than the upstream convex curved surface curvature center Or1 which is the upstream curvature center. It is located on the outer side of the combustion cylinder 22 in the radial direction.

上記構成の燃焼器１２では、接続部５２のうち、特に燃焼ガス流の流通方向下流側である接続部下流側凸曲面５２Ａｂが受ける燃焼ガス流Ｂの動圧を相対的に低減することができる。より具体的には、燃焼ガス流Ｂは、上記のように、接続部５２の流通方向上流側の曲面である接続部上流側凸曲面５２Ａａに沿うようにして、導入管４２側へと導かれる。ここで、その下流側では、上記構成による接続部下流側凸曲面５２Ａｂによって導入管４２側に導かれた燃焼ガス流Ｂを、燃焼筒２２側に戻す流れが作られる。本実施例における接続部下流側凸曲面５２Ａｂは、第一実施形態と比較して、よりガス流通方向下流側であって燃焼筒２２の径方向外方に存在することとなり、かつ、より緩やかな凸曲面となっている。これにより、燃焼ガス流Ｂは、接続部下流側凸曲面５２Ａｂのうち、より燃焼筒内面２２Ａに向かって寝ている部分の面上を流れることとなり、該接続部下流側曲面５２Ａｂに対しての衝突の集中が緩和される。そのため、当該部分の過熱や応力集中を抑制することができ、燃焼器１２の信頼性を高めることができる。 In the combustor 12 having the above configuration, the dynamic pressure of the combustion gas flow B received by the convex curved surface 52Ab on the downstream side of the connection portion, which is the downstream side of the connection portion 52 in the flow direction of the combustion gas flow, can be relatively reduced. .. More specifically, as described above, the combustion gas flow B is guided to the introduction pipe 42 side along the convex curved surface 52Aa on the upstream side of the connecting portion, which is the curved surface on the upstream side of the connecting portion 52 in the distribution direction. .. Here, on the downstream side thereof, a flow is created in which the combustion gas flow B guided to the introduction pipe 42 side by the convex curved surface 52Ab on the downstream side of the connecting portion according to the above configuration is returned to the combustion cylinder 22 side. Compared with the first embodiment, the convex curved surface 52Ab on the downstream side of the connection portion in this embodiment is located on the downstream side in the gas flow direction and is located outside the radial direction of the combustion cylinder 22, and is more gradual. It has a convex curved surface. As a result, the combustion gas flow B flows on the surface of the portion of the convex curved surface 52Ab on the downstream side of the connecting portion that is sleeping toward the inner surface 22A of the combustion cylinder, with respect to the curved surface 52Ab on the downstream side of the connecting portion. Collision concentration is eased. Therefore, overheating and stress concentration of the portion can be suppressed, and the reliability of the combustor 12 can be improved.

[第三実施形態]
次に第三実施形態について図６を参照して説明する。第三実施形態では第一実施形態と同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明を省略する。
第三実施形態は、第一実施形態と比較し、接続部５３の構成が異なっている。
本実施形態では、接続部５３は、燃焼ガス流通方向上流側の内面に、凸曲面の一部が燃焼筒２３の中心軸線Ｏ２方向に向かって隆起した凸曲面隆起部６３を備えている。本実施形態では、一例として、凸曲面隆起部６３は接続部５３の肉厚の部分として形成されている。 [Third Embodiment]
Next, the third embodiment will be described with reference to FIG. In the third embodiment, the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
The third embodiment is different from the first embodiment in the configuration of the connecting portion 53.
In the present embodiment, the connecting portion 53 is provided with a convex curved surface raised portion 63 on the inner surface on the upstream side in the combustion gas flow direction, in which a part of the convex curved surface is raised toward the central axis O2 direction of the combustion cylinder 23. In the present embodiment, as an example, the convex curved surface raised portion 63 is formed as a thick portion of the connecting portion 53.

上記構成の燃焼器１３では、燃焼ガス流Ｂは、上記のように、接続部上流側凸曲面５３Ａａに沿うようにして、導入管４３側へと導かれる。ここで、上記構成による接続部５３における燃焼ガス流Ｂの流れ方向上流側の凸曲面隆起部６３によって、燃焼筒２３径方向内方に一旦導かれることとなる。このようにして導かれた燃焼ガス流Ｂが、接続部上流側凸曲面５３Ａａによって燃焼筒径方向外方へと導かれることとなるため、接続部５３付近を通過する燃焼ガス流Ｂを、相対的に燃焼筒径方向内方を流れるものとすることができる。
さらに、上記構成による接続部５３における燃焼ガス流Ｂの流れ方向上流側の凸曲面隆起部６３によって、該隆起を避けるように、燃焼筒２３周方向にそれて燃焼ガス流Ｂが導かれることとなる。
上述の作用により、接続部下流側凸曲面５３Ａｂに対しての衝突の集中が緩和される。そのため、当該部分の過熱や応力集中を抑制することができ、燃焼器の信頼性を高めることができる。また、接続部５３の肉厚の部分として形成されているため、強度的に有利であり、かつ、特段の部品点数を増やすことなく上記の効果を得ることができる。 In the combustor 13 having the above configuration, the combustion gas flow B is guided to the introduction pipe 43 side along the convex curved surface 53Aa on the upstream side of the connection portion as described above. Here, the convex curved surface raised portion 63 on the upstream side of the flow direction of the combustion gas flow B in the connecting portion 53 having the above configuration is once guided inward in the radial direction of the combustion cylinder 23. Since the combustion gas flow B thus guided is guided outward in the radial direction of the combustion cylinder by the convex curved surface 53Aa on the upstream side of the connection portion, the combustion gas flow B passing near the connection portion 53 is relative to each other. It can flow inward in the radial direction of the combustion cylinder.
Further, the convex curved surface raised portion 63 on the upstream side of the flow direction of the combustion gas flow B in the connecting portion 53 having the above configuration guides the combustion gas flow B in the circumferential direction of the combustion cylinder 23 so as to avoid the uplift. Become.
By the above-mentioned action, the concentration of the collision with respect to the convex curved surface 53Ab on the downstream side of the connecting portion is alleviated. Therefore, overheating and stress concentration of the portion can be suppressed, and the reliability of the combustor can be improved. Further, since it is formed as a thick portion of the connecting portion 53, it is advantageous in terms of strength, and the above effect can be obtained without increasing the number of special parts.

以上、本発明の第一、第二、第三実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。
例えば、音響デバイス３１は箱型の音響室３２を備えるものとしたが、燃焼筒の周方向に巻きつけられて設けられた円筒状であってもよい。
また、第三実施形態における凸曲面隆起部６３は、接続部５３の肉厚の部分として形成されているとしたが、これに限られるものではない。例えば、凸曲面隆起部付近であっても、他の接続部５３を構成する部材と共通の厚さとなるように構成してもよい。 Although the first, second, and third embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment and does not deviate from the gist of the present invention. Design changes, etc. are also included.
For example, although the acoustic device 31 is provided with a box-shaped acoustic chamber 32, it may have a cylindrical shape provided by being wound around the combustion cylinder in the circumferential direction.
Further, although it is said that the convex curved surface raised portion 63 in the third embodiment is formed as a thick portion of the connecting portion 53, the present invention is not limited to this. For example, even in the vicinity of the convex curved surface raised portion, the thickness may be the same as that of the members constituting the other connecting portions 53.

１、２、３ ガスタービン
１１、１２、１３ 燃焼器
４ 圧縮機
１４ 圧縮機ロータ
２４ 圧縮機ケーシング
３４ 圧縮機動翼
４４ 圧縮機静翼
５ タービン
１５ タービンロータ
２５ タービンケーシング
３５ タービン動翼
４５ タービン静翼
６ ロータ
７ 空気取込口
８ 車室
２１、２２、２３ 燃焼筒
２１Ａ 、２２Ａ、２３Ａ、 燃焼筒内面
３１ 音響デバイス
３２ 音響室
４１、４２、４３ 導入管
４１Ａ、４２Ａ、４３Ａ 導入管内周面
４１Ｂ 導入管燃焼筒側端部
５１、５２、５３ 接続部
５１Ａ、５２Ａ 接続部内面
５１Ａａ 接続部上流側凸曲面
５２Ａａ 接続部上流側凸曲面
５２Ａｂ 接続部下流側凸曲面
５３Ａｂ 接続部下流側凸曲面
５１Ｂ オーバーラップ部
６３ 凸曲面隆起部
Ｆ 流体流通方向
Ｂ 燃焼ガス流
Ｒ 音響空間
ｒ１、ｒｒ 凸曲面曲率半径
ｒ２ 接続部半径
ｒ０ 導入管の内径の半径
Ａ１ 接続部投影面積
Ａ０ 導入管内面積
Ｏ１ ガスタービン回転軸線
Ｏ２ 燃焼筒中心軸線
Ｏ３ 導入管中心軸線
Ｏｒ 凸曲面曲率中心
Ｏｒ１ 上流側凸曲面曲率中心
Ｏｒ２ 下流側凸曲面曲率中心
ｒｒ１ 上流側凸曲面曲率半径
ｒｒ２ 下流側凸曲面曲率半径 1, 2, 3 Gas turbines 11, 12, 13 Combustor 4 Compressor 14 Compressor rotor 24 Compressor casing 34 Compressor drive blade 44 Compressor static blade 5 Turbine 15 Turbine rotor 25 Turbine casing 35 Turbine drive blade 45 Turbine stationary blade 6 Rotor 7 Air intake port 8 Vehicle room 21, 22, 23 Combustion cylinder 21A, 22A, 23A, Combustion cylinder inner surface 31 Acoustic device 32 Acoustic chamber 41, 42, 43 Introductory tube 41A, 42A, 43A Introducing tube inner peripheral surface 41B Tube combustion cylinder side end parts 51, 52, 53 Connection part 51A, 52A Connection part inner surface 51Aa Connection part upstream side convex curved surface 52Aa Connection part upstream side convex curved surface 52Ab Connection part downstream side convex curved surface 53Ab Connection part downstream side convex curved surface 51B Overlap Part 63 Convex curved surface raised part F Fluid flow direction B Combustion gas flow R Acoustic space r 1 , r r Convex curved surface radius of curvature r 2 Connection part radius r 0 Inner diameter radius of introduction pipe A 1 Connection part projected area A 0 Introductory pipe inner area O1 Gas turbine rotation axis O2 Combustion cylinder center axis O3 Introductory tube center axis Or Convex curved surface curvature center Or1 Upstream side convex curved surface curvature center Or2 Downstream side convex curved surface curvature center rr1 Upstream side convex curved surface curvature radius rr2 Downstream side convex curved surface curvature radius

Claims (7)

圧縮空気を生成する圧縮機と、
前記圧縮空気を燃焼させて燃焼ガスを発生させる燃焼器と、
前記燃焼ガスによって駆動されるタービンと、
を備え、
前記燃焼器は、
前記燃焼ガスが流通する筒状の燃焼筒と、
前記燃焼筒の外周面に、一端が前記燃焼筒の内側に連通するように接続された導入管、該導入管の他端に連通状態で接続されて内部に音響空間が形成された音響空間形成部、及び、前記導入管の一端と前記燃焼筒との間に設けられて、内面が前記燃焼筒の内周面に連なるとともに前記導入管に向かうに従って凸曲面状に縮径する接続部を有する音響デバイスと、
を備え、
前記接続部の前記導入管の中心軸線を含む面の断面視にて、前記接続部の前記燃焼ガスの流通方向下流側の内面における凸曲面の曲率中心が、上流側の内面における凸曲面の曲率中心よりも、前記燃焼筒の径方向外側に設けられているガスタービン。 With a compressor that produces compressed air,
A combustor that burns compressed air to generate combustion gas,
The turbine driven by the combustion gas and
Equipped with
The combustor
A cylindrical combustion cylinder of the combustion gas flows,
An introduction pipe whose one end is connected to the outer peripheral surface of the combustion cylinder so as to communicate with the inside of the combustion cylinder, and an acoustic space formation in which an acoustic space is formed inside by connecting to the other end of the introduction pipe in a communicating state. A portion and a connecting portion provided between one end of the introduction pipe and the combustion cylinder, the inner surface of which is connected to the inner peripheral surface of the combustion cylinder and whose diameter is reduced in a convex curved shape toward the introduction pipe. With acoustic devices
Equipped with
In a cross-sectional view of the surface of the connection portion including the central axis of the introduction pipe, the center of curvature of the convex curved surface on the inner surface of the connection portion on the downstream side in the flow direction of the combustion gas is the curvature of the convex curved surface on the inner surface on the upstream side. A gas turbine provided outside the combustion cylinder in the radial direction from the center. 前記接続部内面における凸曲面の曲率が、前記燃焼ガスの流通方向下流側と上流側で互いに異なる請求項１に記載のガスタービン。 The gas turbine according to claim 1, wherein the curvature of the convex curved surface on the inner surface of the connection portion differs between the downstream side and the upstream side in the flow direction of the combustion gas. 前記接続部内面における凸曲面の一部に前記燃焼筒の中心軸線に向かって隆起している隆起部を有する請求項１に記載のガスタービン。 The gas turbine according to claim 1, wherein a portion of the convex curved surface on the inner surface of the connection portion has a raised portion that is raised toward the central axis of the combustion cylinder. 前記接続部内面における凸曲面の曲率半径ｒ１と、前記導入管の内径の半径ｒ０が、３ｒ０≧ｒ１≧０．２ｒ０で表される関係にある請求項１に記載のガスタービン。 The radius of curvature r1 of the convex curved surface in the connection portion inner surface, the radius r 0 of the inner diameter of the inlet tube, a gas turbine according to claim 1 having a relationship represented by 3r 0 ≧ r 1 ≧ 0.2r 0 . 前記接続部が前記導入管の中心軸方向に見て円形又は燃焼筒内面に沿う任意の方向に延びる長軸を有する楕円形であり、該円形の半径又は該楕円形の長軸半径であるｒ２と、前記導入管の内径の半径ｒ０が、４ｒ０≧ｒ２≧ｒ０で表される関係にある請求項１に記載のガスタービン。 The connection portion is an ellipse having a circular shape or a long axis extending in an arbitrary direction along the inner surface of the combustion cylinder when viewed in the direction of the central axis of the introduction pipe, and is the radius of the circle or the radius of the long axis of the ellipse r2. The gas turbine according to claim 1, wherein the radius r0 of the inner diameter of the introduction pipe is represented by 4r 0 ≧ r 2 ≧ r 0 . 前記接続部の前記導入管の中心軸方向視における投影面積Ａ１と、前記導入管の内面積Ａ０とが、１２Ａ０≧Ａ１≧Ａ０で表される関係にある請求項１に記載のガスタービン。 The gas according to claim 1, wherein the projected area A1 of the connection portion in the central axis direction of the introduction pipe and the inner area A0 of the introduction pipe are represented by 12A 0 ≧ A 1 ≧ A 0. Turbine . 燃焼ガスが流通する筒状の燃焼筒と、A cylindrical combustion cylinder through which combustion gas flows, and
前記燃焼筒の外周面に、一端が前記燃焼筒の内側に連通するように接続された導入管、該導入管の他端に連通状態で接続されて内部に音響空間が形成された音響空間形成部、及び、前記導入管の一端と前記燃焼筒との間に設けられて、内面が前記燃焼筒の内周面に連なるとともに前記導入管に向かうに従って凸曲面状に縮径する接続部を有する音響デバイスと、An introduction pipe whose one end is connected to the outer peripheral surface of the combustion cylinder so as to communicate with the inside of the combustion cylinder, and an acoustic space formation in which an acoustic space is formed inside by connecting to the other end of the introduction pipe in a communicating state. A portion and a connecting portion provided between one end of the introduction pipe and the combustion cylinder, the inner surface of which is connected to the inner peripheral surface of the combustion cylinder and whose diameter is reduced in a convex curved shape toward the introduction pipe. With acoustic devices
を備え、Equipped with
前記接続部の前記導入管の中心軸線を含む面の断面視にて、前記接続部の前記燃焼ガスの流通方向下流側の内面における凸曲面の曲率中心が、上流側の内面における凸曲面の曲率中心よりも、前記燃焼筒の径方向外側に設けられており、In a cross-sectional view of the surface of the connection portion including the central axis of the introduction pipe, the center of curvature of the convex curved surface on the inner surface of the connection portion on the downstream side in the flow direction of the combustion gas is the curvature of the convex curved surface on the inner surface on the upstream side. It is provided on the radial outer side of the combustion cylinder from the center.
前記接続部内面における凸曲面の一部に前記燃焼筒の中心軸線に向かって隆起している隆起部を有する燃焼器。A combustor having a raised portion that is raised toward the central axis of the combustion cylinder on a part of a convex curved surface on the inner surface of the connecting portion.
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